主页 标签 基因编辑

标签: 基因编辑

基因编辑和人工智能可以拯救世界?比尔·盖茨这么说

#科技抗疫#微软联合创始人比尔·盖茨(Bill Gates)致力于通过其非营利基金会改善全球健康状况已有20年了,最近,他在美国最重要的科学聚会上说,人工智能和基因编辑技术的进步可能会在未来几年内成倍地加速这些进步。

用对了造福人类 基因编辑鸡细胞可阻断禽流感暴发

伦敦理工学院与爱丁堡大学的研究人员发现,用基因编辑技术对鸡的细胞蛋白进行修改,可以有效阻止禽流感病毒在鸡群中的传染和传播,为从源头上阻止禽流感病毒大规模暴发找到了新方法。

深度 | 从基因编辑到人工智能,人类“有所为,有所不为”的界限到底在哪?

近日,南方科技大学生物系副教授贺建奎宣布,其使用CRISPR/Cas9 工具创造了世界上第一批经过基因编辑的婴儿。 一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿已经于 11 月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个基因经过修改,使她们出生后就可以抵抗艾滋病。 人民网在报道这一消息时使用了“历史性突破”一词,之后,在全世界引发了关于科学研究伦理的讨论。 那么这件事到底会对人类本身有什么影响?潘多拉魔盒是否会打开?人类之后能否随心所欲? 此前,《纽约时报》邀请了一位遗传学家,一位肿瘤学家,一位机器人专家,一位小说家和一位人工智能研究员,一起就医学、医疗保健和人类的未来做了座谈,所提及的观点,十分引人深思。 AI锐见就正在热议的基因编辑一事,对该文章做了相关精彩观点的翻译,欢迎大家阅读。以下为原文的精彩部分: 一、我们会设计我们的孩子和我们自己吗? Catherine Mohr:我怀女儿的时候,我丈夫和我开玩笑说:“如果她能得到我们两个人的最好的基因,她将成为超级英雄,如果她得到了我们两个人中最糟糕的基因,她就上不了一年级了。” 这是我们在投掷基因骰子,当你选择要一个孩子的时候,就得这样做。当然,这不是完全随机的。 你的伴侣有很多优点,这就是你选择他的原因,希望你也有一些优点。但是,当我们变得更有能力做到这一点时,那种把你所认为的最佳组合设计出来的诱惑,我认为这对许多人来说是不可抗拒的。 我们已经在筛查疾病以避免传递我们的“坏”基因,但同样的技术将让我们开始筛选我们的“最佳”基因,也就是我们真正想传递的基因。 随着筛选变得更便宜,更容易和更可靠,更多的人正在使用以辅助生殖技术,每一对夫妻都在努力为他们希望生下的孩子做最好的事情。 George Church:或者我们可以求助于基因编辑。例如,如果您患有显性等位基因疾病,如亨廷顿舞蹈病或马凡氏综合症,并且你想要孩子,那么,你可以编辑精子,改变等位基因以使所有精子都健康,你的后代也会很好。 所有精子都来自男性睾丸中的精原干细胞。您可以使用编辑工具并在培养皿中处理干细胞,这样您就可以去除坏等位基因并将其替换为在计算机控制的机器上设计和合成的DNA。 然后你可以植入一个纯种群,在这个种群中,你已经检查过并且编辑了你想要的,所有的细胞只有你想要的“目标上”的变化。这已经在老鼠身上做过实验了。这是一个很好的机会,只有一次,而且原则上对生活有益。 Siddhartha Mukherjee:编辑基因有多难?令人惊讶的是,这非常简单。虽然,仍然存在技术挑战,其中一些可能难以克服,但协议非常简单。 我们最近在人类血液干细胞中编辑了一个基因,可以治疗某些形式的白血病。我们已对已编辑细胞的基因组进行了测序,到目前为止尚未发现单一的“脱靶”效应,尽管我们仍在寻找。 George Church:文献中没有任何文章证明成功编辑人类精子干细胞—生殖系。但是如果你想编辑猪的DNA,那么使用Crispr是非常容易的,这是一套编辑工具,它使用酶和RNA和蛋白质做引导,在DNA的精确位置进行改变。 在每个细胞中,每60亿个碱基对中就有一个碱基对发生了微小的变化。所以这是非常精确的纳米手术,而且能同时自动地在许多细胞中进行。 一些基因疗法涉及添加缺失基因,其他涉及去除毒性基因,还有一些涉及精确编辑。 目前,已经有一些基因疗法被批准用于人类。 Siddhartha Mukherjee:现在,至少有一种被批准用于治疗视网膜疾病。但是,这不是基因编辑,也并没有改变基因组中天然基因,而是将新的遗传物质引入人体细胞。这是因为将携带新遗传物质的病毒引入眼睛更容易。 斯坦福大学有一个实验室正在对镰状细胞病的血液干细胞进行基因编辑。你可以移植那些血细胞并替换患病的细胞,镰状细胞病应该就会治愈。 我们会适应的,我所说的适应不仅仅是指在技术上适应它,而是意识到它不会突然导致可怕的癌症,或者其他可怕的疾病,如果你问我,我认为这是不太可能的。但在某些时候,决定权将落在FDA和其他组织身上。 George Church:更有可能的是,我们将首先在儿童疾病中使用基因疗法,因为我们认识到,许多疾病在孩子出生时都会造成永久性损害。 例如,就像失明一样,如果你在生命的早期不纠正它,你就可以“治愈”失明,因为他们可以看到光子,但是他们不能真正地把光子处理成图像。 Catherine Mohr:在这种情况下,失明是一个有趣的问题。它不像Sid所说的白血病那样会危及生命,但又缺乏某些功能,从某些方面来说,这似乎没有那么大的风险。如果你试图修复失败了,你并没有让它变得更糟,但如果你成功了,也只有好处。 这些正是我们最渴望解决的问题,因为我们看待风险的方式是:我们愿意冒事情会好转的风险,但在有可能变得更糟的时候,我们却不太乐意这么做。 George Church:还有一些疾病要到晚年才会影响到人们,但是他们可以在生命早期接受基因治疗。阿尔茨海默氏症可能就是这种情况。 我们已经知道,与阿尔茨海默病高度相关的等位基因是APP,用于早期阿尔茨海默病;以及ApoE e4,用于晚期阿尔茨海默病。 我们可以在精子细胞中把它们变成已经存在于人群中的等位基因。你完全改变了它,因为它通过了单个干细胞的瓶颈。 你不会试图把它变成一个从未有人测试过的基因,因为这种基因已经在数百万人体内被“测试”了数百万次了。 Catherine Mohr:所以,就像女性在怀孕前和怀孕期间服用叶酸以防止胎儿神经管缺陷一样,你也可以让你的伴侣“服用”基因疗法来做一些等位基因替换。 “OK,亲爱的,我很喜欢你,但在我们开始考虑孩子之前,我们需要编辑掉你的囊性纤维化变种,调整你的阿尔茨海默氏症等位基因”。 George Church:现在所有这些技术都在不断变得越来越便宜,比如基因组测序成本,从我们第一次做到数十亿美元到现在几百美元。我认为这些疗法最终会与疫苗等预防性药物相似。 相对于我们的祖先来说,疫苗是增强体质的,而且它们已经变得无处不在。我们的祖先生活在对所有这些疾病的致命恐惧中,我们只是理所当然地认为我们对它们免疫。 二、人工智能会改变医学吗? Regina  Barzilay:谷歌和Facebook这样的公司会追踪你在网上的每一个行动,并利用这些行动来建立你的偏好模型。然后他们使用这个模型来完善个性化的用户体验,你看到的内容,他们推荐给你的产品,他们展示给你的广告。在某些方面,他们比你更了解你自己。 43岁时,我做了一次常规乳房x光检查,突然间我被诊断出患有乳腺癌。对我这个从事人工智能研究的计算机科学家来说,训练一台机器做出这样的预测似乎是显而易见的。 人工智能系统已经能够识别出图像之间非常细微的差别,其细节程度是人眼难以区分的。为什么在能够完全解决这种情况的技术已经存在的情况下,人们还需要经历不必要的程序并且存在数月的不确定性。 Catherine Mohr:这是一个真正影响医疗服务提供者的问题,患者的医疗数据保存在所有这些独立的系统中,因此如果有多名医生参与治疗,很难获得有关一名患者的所有数据,更不用说是能够比较许多不同患者的数据。 对 Regina 这样的病人和 Regina 这样的人工智能研究人员来说,在维护个人隐私的同时,改进我们围绕医疗数据的做法和规定将是必不可少的。它可能是缓慢的,但它正在开始。 Regina  Barzilay:就我而言,当我最终回到麻省理工学院的工作时,作为一名癌症患者的经历彻底改变了我的观点,我不能再回到原来的研究中去了。我现在想用数据来提供答案。 在我的核心研究领域,自然语言处理领域,我们已经开发了很多工具,可以自动化这项任务。因此,我们运用这些工具,建立了一个数据库,其中有来自马萨诸塞州总医院和其他合作医院的超过10万名乳腺癌患者。 我正在研究的另一件事涉及阅读乳房X线照片。今天,临床实践中使用的风险模型非常不精确。我们的想法是让机器算法在原始乳房X线照片图像中寻找模式:如果它观察5年前一位女性的乳房x光图像,她后来患上了癌症,它能检测出模式吗? 我们训练机器看整个图像,再输入关于结果的所有数据,然后我们说:这个人在一定时间内患癌症的可能性有多大?这个系统的工作方式,比目前临床实践中的任何风险模型都要好得多。 我们现在正考虑扩大我们的工作范围,对肺癌和胰腺癌进行预先筛查。想象一下,如果这些疾病能够在早期被发现,有多少生命可以被挽救? 这些疾病现在很晚才能被诊断,而它们在很大程度上是无法治愈的。这就是人工智能改变医学的方式。它将识别出人类难以识别的细微模式。 Catherine Mohr: 在外科手术中,我们也开始使用Regina在放射学图像和医疗记录的自然语言分析中使用的工具,但我们用的是手术视频和手术数据,这些数据我们可以从手术机器人那里轻易获得。 这些机器是作为外科医生的助手来操作的,医生可以通过微小的切口进行极其精细的手术,并通过视频观看病人体内的情况。这样的话,他们能比切开病人看得更清楚。 我们可以用机器学习和自然语言处理来训练AI以便能够获取所有这些相同的线索,并且能够识别医生可以识别事物,当然,能够帮助你做下一步是最理想的情况。这就像为每位外科医生提供完美的外科住院医生。 三、我们会知道的太多吗? George Church:我们已经从2004年花费近30亿美元购买临床无法接受的基因组,到2015年花费不到1000美元购买高质量的基因组,就可以精确分析你从父母那里继承来的DNA。 Siddhartha Mukherjee:至于什么将推动未来的进步,这是基因组的全部方面,然后是人们所称的表型的全部方面——我们所做的事情,我们所表达的事情,发生在我们身上的环境事件,我们如何与环境相互作用。 Catherine Mohr:我们有某种所谓的个人末日时钟。我们所采取的每一个行动,要么是扩大它,要么是缩小它。当我吃不健康的食物时,我发现这让我的末日时钟慢了一点。我出去跑步,发现它把我的末日时钟拨快了一点。 我能看到我所采取的所有行动的直接预期效果。如果我们能够测量所有这些东西,人们就会随身携带他们的末日时钟算法。 Jennifer Egan:那么问题来了,隐私问题又该如何处理?如果我身体的每一个事实都可以被别人知道,如果我对这些事实的了解取决于企业帮助我追踪和测量数据,我将无法控制这些信息落入谁的手中。...